IGBT(绝缘栅双极型晶体管),是由BJT(双极结型晶体三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型-电压驱动式-功率半导体器件,其具有自关断的特征。简单讲,是一个非通即断的开关,IGBT没有放大电压的功能,导通时可以看做导线,断开时当做开路。IGBT融合了BJT和MOSFET的两种器件的优点,如驱动功率小和饱和压降低等。IGBT模块是由IGBT与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品,具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点。IGBT是能源转换与传输的器件,是电力电子装置的“CPU”。采用IGBT进行功率变换,能够提高用电效率和质量,具有高效节能和绿色环保的特点,是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术。IGBT是以GTR为主导元件,MOSFET为驱动元件的达林顿结构的复合器件。其外部有三个电极,分别为G-栅极,C-集电极,E-发射极。在IGBT使用过程中,可以通过控制其集-射极电压UCE和栅-射极电压UGE的大小,从而实现对IGBT导通/关断/阻断状态的控制。1)当IGBT栅-射极加上加0或负电压时,MOSFET内沟道消失,IGBT呈关断状态。2)当集-射极电压UCE<0时,J3的PN结处于反偏,IGBT呈反向阻断状态。3)当集-射极电压UCE>0时。
IGBT与MOSFET的开关速度比较因功率MOSFET具有开关速度快,峰值电流大,容易驱动,安全工作区宽,dV/dt耐量高等优点,在小功率电子设备中得到了广泛应用。但是由于导通特性受和额定电压的影响很大,而且工作电压较高时,MOSFET固有的反向二极管导致通态电阻增加,因此在大功率电子设备中的应用受至限制。IGBT是少子器件,它不但具有非常好的导通特性,而且也具有功率MOSFET的许多特性,如容易驱动,安全工作区宽,峰值电流大,坚固耐用等,一般来讲,IGBT的开关速度低于功率MOSET,但是IR公司新系列IGBT的开关特性非常接近功率MOSFET,而且导通特性也不受工作电压的影响。由于IGBT内部不存在反向二极管,用户可以灵活选用外接恢复二极管,这个特性是优点还是缺点,应根据工作频率,二极管的价格和电流容量等参数来衡量。IGBT的内部结构,电路符号及等效电路如图1所示。可以看出,2020-03-30开关电源设计:何时选择BJT优于MOSFET开关电源电气可靠性设计1供电方式的选择集中式供电系统各输出之间的偏差以及由于传输距离的不同而造成的压差降低了供电质量,而且应用单台电源供电,当电源发生故障时可能导致系统瘫痪。分布式供电系统因供电单元靠近负载,改善了动态响应特性。
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